鄰苯二甲酸酯類增塑劑概況及法規標準現狀

王笑妍，薛燕波，者東梅，高 昂，郭若海，高 靜

(中國石油化工股份有限公司北京化工研究院，北京 100013)

0 前言

增塑劑，又稱塑化劑，是塑料及其制品中常用的添加劑，可用于改善材料的加工性能、延展性及柔韌性等。鄰苯二甲酸酯(PAEs)又稱酞酸酯，由鄰苯二甲酸和醇類化合物酯化合成，是國內外用量最大的一類增塑劑，約85 %的增塑劑屬于鄰苯二甲酸酯類[1]。因鄰苯二甲酸酯類增塑劑具有成本低廉、無色無味、增塑效果好、耐低溫等優點，常被用于改善聚氯乙烯(PVC)、氯乙烯共聚物、合成橡膠等高分子材料的性能，被廣泛應用于食品包裝材料、塑料家具、裝飾裝修材料、紡織品、化妝品、地板、玩具、醫療器具等行業。市場上，最常用的鄰苯二甲酸酯類增塑劑(以下簡稱鄰苯類增塑劑)有6種，如表1所示。

表1 6種常見鄰苯二甲酸酯類增塑劑基本信息

除表1中6種常見的鄰苯二甲酸酯類增塑劑外，市場上還有鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)、鄰苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯(DMEP)、鄰苯二甲酸二戊酯(DPP)、鄰苯二甲酸二己酯(DHXP)、鄰苯二甲酸環已酯(DCHP)、鄰苯二甲酸二苯酯(DPhP)，鄰苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、鄰苯二甲酸二壬酯(DNP)等幾十種鄰苯類增塑劑。按其相對分子質量大小，又可將鄰苯類增塑劑分為兩大類，小相對分子質量增塑劑(分子的支鏈碳數在8個及以內)和大相對分子質量增塑劑(分子的支鏈碳數在8個以上),常見大相對分子質量增塑劑包括DINP、DIDP等；小相對分子質量增塑劑包含DBP、BBP、DEHP等[2]89。歐盟的REACH法規，即《關于化學品注冊、評估、許可和限制的法規》(Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals)中，認為大分子增塑劑毒性小，不會危害公眾健康，可用于常規塑料制品中，但不允許用于玩具及兒童入口物品中；而小分子增塑劑毒性大，被列為1B有毒物質，不允許用于玩具、兒童用品及化妝品等與人類密切接觸的物品中。

鄰苯類增塑劑有毒性，且由于鄰苯類增塑劑與塑料等材料僅為物理混合，很容易被油脂等溶出，遷移進入到我們賴以生存的環境當中，造成污染并危害人類健康。雖然到目前為止科學界對于鄰苯類增塑劑的危害程度還未達成共識，但國內外已出臺多項標準或法規限制鄰苯類增塑劑的使用，美國、歐盟(EU)、世界衛生組織(WHO)、日本、中國等都將鄰苯類增塑劑列入“優先控制污染物名單”。針對不同行業中的鄰苯類增塑劑使用，我國已出臺了多個限量標準及檢測方法標準，以盡量降低鄰苯類增塑劑的潛在風險。

1 鄰苯二甲酸酯類增塑劑的毒性

對于鄰苯類增塑劑的毒性，國內外大量研究已經確證其對嚙齒類動物有毒害作用[3-7]；然而在對人體的毒性方面，由于試驗方法不同及倫理問題等，尚未得到統一的結論。有研究表明鄰苯類增塑劑對嚙齒動物和人類的毒性作用存在物種差異，一些研究表明鄰苯類增塑劑對人類健康無明顯負面影響[8-9]，另一些研究則認為鄰苯類增塑劑對人體有害[10-11]。

聯合國出版的《全球化學品統一分類和標簽制度》(Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals，GHS)中，列出了致癌、致突變、生殖毒性的物質，DEHP和BBP等被列于1B分類中[12]。GHS分類系統定義了2類有害物質。1類(CMR1)為已知或推測有致癌性、致突變或生殖毒性，2類(CMR2)為懷疑有致癌性、致突變或生殖毒性。其中1類又被分為兩個亞類，1A為大量基于人類證據被認為有致癌性、致突變或生殖毒性；1B為大量基于動物實驗結果，被認為是具有致癌性、致突變或生殖毒性。因鄰苯類增塑劑具有潛在的毒性，目前歐盟、美國、中國等多個地區已限制DBP、BBP、DEHP、DNOP、DINP、DIDP應用于嬰幼兒玩具和用品當中；除上述6種增塑劑外，其他多種鄰苯類增塑劑也被限制應用于食品包裝等材料中。

研究表明，鄰苯類增塑劑對嚙齒動物有抗雄激素類作用，影響內分泌系統，具有生殖和發育毒性。對鄰苯類增塑劑生殖毒性研究主要采用小鼠等嚙齒類動物作為實驗對象，Li等[3]報道DEHP會造成小鼠尿道下裂和肛門生殖器距離縮短等；Foster等[4]研究表明DBP會引起胎鼠的睪酮水平下降并增加睪丸間質細胞數目；Nagao等[5]研究表明大鼠口服BBP會造成血清睪酮含量下降，卵泡刺激素增加。鄰苯類增塑劑對人類生殖健康的影響的研究相對有限，且沒有定論。Huang等[10]研究了中國臺灣PVC工廠男性工人暴露在DEHP環境中的情況，研究表明暴露于高濃度DEHP環境中，會降低人類精子活性并增加精子核染色體DNA損傷風險。然而，也有一些研究認為鄰苯類增塑劑對靈長類和對嚙齒類生物作用機理不同且物種敏感性差異很大，不會造成對人類的危害[8]。Hauser等[9]的研究表明人類精子質量(濃度、活性以及形態)與DEHP代謝產物無關。

鄰苯類增塑劑還具有潛在致癌性。美國國家毒理學項目(National Toxicology Program)和國家癌癥研究所(National Cancer Institute)[6]合作研究表明DEHP會增加大鼠和小鼠的肝癌風險。Cristina等[7]研究表明DEHP是大鼠肺癌和睪丸癌的致癌物質。Lizbeth等[11]實驗證明尿液中MEP 含量與婦女絕經前的乳腺癌發病關系密切。

除上述嚴重危害之外，還有研究表明，鄰苯類增塑劑可能與二型糖尿病發病相關[13]，會增加女性子宮內膜異位癥風險[14]，增加兒童和成人哮喘和過敏的風險[15]，引發自閉癥[16]等疾病。

另外，有研究表明鄰苯二甲酸酯大相對分子質量增塑劑和小相對分子質量增塑劑的代謝方式存在差異，可能造成兩者間毒性的差異。鄰苯類增塑劑的側鏈越短，其代謝越簡單，隨著鏈長增加，代謝過程也復雜化。小相對分子質量增塑劑主要代謝產物為其水解單酯產物，該步水解在酯酶和脂酶催化下進行；而大相對分子質量增塑劑，代謝成其水解單酯產物后會繼續被氧化成為多種氧化產物，如圖1所示，部分氧化產物還可在UDP-葡萄糖醛酸轉移酶的作用生成葡萄糖苷酸結合物，氧化產物及其葡萄糖苷酸結合物的水溶性更好，在評估兩類增塑劑毒性時，需考慮代謝產物差異[17]，不同鄰苯二甲酸酯類增塑劑代謝產物的差異可能引起毒性差異。有研究表明DEHP的單酯代謝產物MEHP毒性要強于DEHP[18-19]。小相對分子質量增塑劑DBP和BBP，其代謝產物大多以單酯的形式(MBP和MBzP)排出體外[20-21]；而研究最多的DEHP的代謝產物相對復雜，除其單酯產物MEHP外，還有羥基化產物OH-MEHP以及氧化產物Oxo-MEHP等[22]；DINP的代謝產物更為復雜，還有羧基化產物cx-MINP生成[23]，上述4種鄰苯類增塑劑的代謝產物比例見表2。

表2 DBP、BBP、DEHP及DINP的代謝產物比例

(注：R1/R2為烷烴支鏈；為烷烴支鏈被氧化后生成的含有羥基或羰基或羧基的結構)圖1 鄰苯二甲酸酯類增塑劑的代謝過程及代謝產物Fig.1 Metabolic processes and metabolites of PAEs

毒理學研究表明，鄰苯類增塑劑的毒性機制之一是源于干擾卵泡刺激素(FSH)與睪丸支持細胞受體上的卵泡刺激素受體之間的相互作用[24-25]。鄰苯類增塑劑對嚙齒類動物毒性可能源于激活過氧化物酶體增殖劑激活受體(PPAR)[26]，而對靈長類動物則并不存在此種毒性作用機理。另外還有研究用理論計算模擬了DEHP分子與孕酮受體結合，從作用機理上推測DEHP分子可與激素分子競爭受體，從而影響生命體正常功能[27]。

2 鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢測方法

近年來，隨著儀器分析水平的提高，越來越多的鄰苯類增塑劑檢測方法被開發出來。鄰苯類增塑劑檢測過程主要分為兩部分：一部分是樣品前處理，即將樣品中的鄰苯類增塑劑用適當的方法提取出來；另一部分是儀器分析檢測，即用儀器對已提取的樣品中鄰苯類增塑劑的種類及含量進行檢測[28]402。提取方法有索氏提取[29]，超聲提取[30-31]，固相萃取[32]，液液萃取[33]，固相微萃取[34]，微波輔助萃取[28]，磁固相萃取[35]276等方法，其中超聲提取及索式提取是最常用的方法。檢測方法主要依賴于儀器分析，所用到的方法有氣相色譜法[35]，氣相色譜-質譜聯用法[36-37]，高效液相色譜[38]，高效液相色譜-質譜聯用法[39]，近紅外光譜法[40]，免疫分析法[41]等，目前常用的檢測方法為氣相色譜-質譜聯用法。

我國標準中最常見的增塑劑提取方法是超聲提取，檢測方法是氣質聯用儀(GC-MS)檢測。此外，還有的標準中用到索氏提取器、微波萃取儀、溶劑萃取器等提取樣品中的鄰苯類增塑劑；用液質聯用儀(LC-MS)、高效液相色譜儀(HPLC)、傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)等進行檢測。提取所選溶劑有正己烷、丁酮、二氯甲烷、乙酸乙酯等。鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢出含量受提取方法的影響很大，對于需要檢測的樣品，要根據樣品的種類選擇對應的標準進行測定。值得注意的是，新出臺的國家標準GB/T 35772—2017《聚氯乙烯制品中鄰苯二甲酸酯的快速檢測方法-紅外光譜法》，首次采用了紅外光譜法，對樣品中的鄰苯類物質的總含量進行快速的原位檢測，此類方法快速便捷，未來可能會被推廣。以下列舉幾項我國標準中鄰苯類增塑劑的檢測方法，如表3所示。

3 國內外鄰苯類增塑劑法規標準現狀

隨著人們對鄰苯類增塑劑認知的加深，以及近些年增塑劑所造成的食品安全事件的發生，越來越多的國家和團體更加關注增塑劑的安全使用問題，并出臺了限制鄰苯類增塑劑的法規和標準，其中主要限制領域集中在兒童用品和食品包裝材料方面；另外，塑料家具、醫療用品、護膚化妝品等其他塑料制品也有涉及。

3.1 玩具及兒童用品領域

鄰苯類增塑劑具有環境激素類毒性和可遷移性，嬰幼兒對鄰苯類增塑劑耐受性低且暴露水平高于成人，國際上對嬰幼兒用品使用增塑劑出臺了嚴格的限制規定[2]89。歐盟的REACH法規“限制物質清單2016”附件XVII(REACH Annex XVII 2016)限定所有玩具和兒童用品中的DEHP、BBP、DBP總量不得超過0.1 %，可放入口中的玩具和兒童用品中DINP、DIDP、DNOP總含量不得超過0.1 %。美國《消費品安全改進法案》(The Consumer Product Safety Improvement Act, CPSIA)第108條規定所有玩具和兒童用品中DEHP、DBP或BBP含量均不得超過0.1 %，可放入口中的玩具或兒童用品中DINP、DIDP、DNOP含量均不得超過0.1 %，此外，日本、韓國、加拿大等國家也出臺了相關法規。我國以及國際上在玩具及兒童用品行業，涉及鄰苯類增塑劑的部分標準，如下表4及表5所示。

表3 國內鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢測方法標準

表4 兒童用品行業涉及鄰苯二甲酸酯類增塑劑的中國標準

表5 兒童用品行業涉及鄰苯二甲酸酯類增塑劑的國際標準

3.2 食品及食品接觸材料領域

我國在食品及食品接觸材料領域已于2016年新修訂出臺了食品安全國家標準GB 9685—2016，標準中細化了食品包裝材料的分類：(1)塑料材料，(2)涂料和涂層，(3)橡膠材料，(4)黏合劑，(5)紙和紙板材料，(6)其他食品接觸材料(硅橡膠等)，其中有五大類限定了鄰苯類增塑劑的使用。另外還有其他關于鄰苯類增塑劑測定方法的國家標準，涉及鄰苯類增塑劑的我國國家標準如表6所示。

表6 食品及食品接觸材料行業涉及鄰苯二甲酸酯類增塑劑的我國國家標準

國外在食品及食品接觸材料領域，涉及鄰苯類增塑劑的標準大多以法規或指令形式限定鄰苯類增塑劑的使用，如歐盟“食品接觸塑料材料和制品法規”(10/2011/EU, Plastic materials and articles intended to come into contact with food)中規定了DEHP、DBP、DINP、DIDP、BBP的限量。限量要求為BBP、DEHP、DINP、DIDP含量≤0.1 %，DBP含量≤0.05 %，同時也給出了相關物質的特定遷移限量和遷移總量限量。另外，歐盟2007/19/EC指令，該指令是對指令2002/72/EC“與食品接觸的塑料材料和制品”(Plastic materials and articles intended to come into contact with food)和指令85/572/EEC “對食品接觸的塑料材料制品的組分遷移檢測使用的模擬物清單”(The list of simulants to be used for testing migration of constituents of plastic materials and articles intended to come into contact with foodstuffs)進行修訂，其中同樣規定了BBP、DEHP、DIDP、DINP含量≤0.1 %，DBP含量≤0.05 %。

3.3 醫療器械領域

添加鄰苯類增塑劑的PVC塑料也廣泛應用于醫療器械領域，主要添加的增塑劑為DEHP，被用于生產醫用手套、輸液器、血袋、透析袋、靜脈注射管、氣管插管等。由于此類醫療器械直接與人體接觸，而增塑劑又可析出，從而會對人體健康產生威脅。國際標準ISO 3826—1:2013 人體血液和血液成分用可折疊塑料容器 第1部分：常規容器 (Plastics collapsible containers for human blood and blood components. Part 1: Conventional containers)規定了“可提取增塑劑”(如DEHP)含量最高為15 mg /100 mL。我國也有相關國家標準和行業標準規范鄰苯類增塑劑在醫療領域的使用，相關標準見表7。

表7 醫療器械領域涉及鄰苯二甲酸酯類增塑劑的我國標準

3.4 其他領域

食品及食品包裝，玩具及兒童用品，醫療器械領域是目前國內外重點監管的鄰苯類增塑劑使用的領域，除此之外，彈性PVC地板、壁紙、電線電纜、化妝品、紡織品、鞋類、塑料家具、膠黏劑、電子產品等也會添加鄰苯類增塑劑，其中一些行業出臺了關于鄰苯類增塑劑的法規和標準。歐盟在2015年頒布的指令(EU)2015/863對“關于在電子電氣設備中限制使用某些有害物質指令”(The restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment)的限用物質清單(2011/65/EU, RoHS 2.0, Annex II)進行修訂，將四種鄰苯二甲酸酯(DEHP、BBP、DBP和DIBP)列入到限用物質清單中，限值均為0.1 %，2019年7月22日起該指令將實施，屆時所有輸入歐洲的電子電氣產品均須滿足該限制要求。國內外的標準大部分為檢測方法標準，針對鄰苯類增塑劑的限量標準目前很少。我國除了食品、兒童用品、醫療器械領域，在其他領域與鄰苯類增塑劑相關的標準見表8，國際上的標準在表9中例舉。

表8 其他領域涉及鄰苯二甲酸酯類增塑劑的我國國家標準

表9 其他領域涉及鄰苯二甲酸酯類增塑劑的國際標準

4 環保型增塑劑

雖然鄰苯類增塑劑在市場上所占比重最大，但近年來，受環境安全等要求的限制，其發展前景不明晰，由此越來越多的新型環保增塑劑被開發應用，以代替鄰苯類增塑劑[12]，被應用于食品、醫療用品等敏感領域。目前最常見的環保增塑劑為檸檬酸酯類增塑劑，代表物質主要有乙酰檸檬酸三正丁酯[42](ATBC)、檸檬酸三正丁酯(TBC)，除此以外，還有環己烷二羧酸酯類(如：1,2-環己烷二羧酸二異壬酯)，磷酸酯類(如：磷酸三辛酯)，環氧酯類(如：環氧大豆油)，蓖麻油衍生酯類(如：乙酰化蓖麻油酸甘油二甲酯)等環保型增塑劑。

檸檬酸酯類增塑劑，因其安全無毒、耐低溫、可降解等優點，且在對PVC增塑效果上幾乎可以媲美DEHP，已成為國內外首選的環保型增塑劑，國內檸檬酸原料充足，為生產檸檬酸類增塑劑提供良好的基礎。環己烷二羧酸酯類增塑劑增塑性能比DEHP稍差，其他性能與鄰苯類增塑劑持平，具有良好的熱穩定性。磷酸酯類增塑劑不單有良好增塑效果同時具有阻燃作用。環氧酯類增塑劑增塑效果好，同時可延長PVC使用壽命。 蓖麻油類增塑劑具有良好的增塑效果和熱穩定性，無毒可降解。

環保型增塑劑的發展主要受限于成本。ATBC、TBC以及環氧大豆油的生產有一個重要問題需要解決，生產過程長期以來都采用濃硫酸等強酸為催化劑，濃硫酸的使用會導致副反應的發生，產物純化困難，同時脫酸過程產生大量廢水，濃硫酸還對生產設備有腐蝕性，大大增加了生產成本，尋找高效環保成本低廉的催化劑是推進這幾種增塑劑生產的關鍵[43-44]。環己烷二羧酸酯類增塑劑一種生產方法是在鄰苯類增塑劑基礎上加氫，相較鄰苯類增塑劑多了一步反應過程，且反應需要用到Ru催化劑和高壓反應器，生產成本高[45]。另外，很多新型環保增塑劑尚在科研開發階段，距離工業化還需時日。環保型增塑劑受限于生產成本及成果轉化，目前在國內發展還比較滯后，開發和生產新型環保高效增塑劑、降低環保增塑劑成本是未來增塑劑行業的一大發展趨勢。

5 結語

鄰苯類增塑劑是世界上消耗量最大的一類增塑劑，對塑料制品具有良好的增塑效果。研究已確證其對嚙齒動物的毒性，也有大量研究表明其對人類的毒性，因此各國及組織出臺法規、標準等限制鄰苯類增塑劑的使用。隨著國際上對鄰苯類增塑劑的限制愈發嚴苛，我國科研和標準化工作者還有三方面的工作需要努力跟進以應對國際環境中的機遇和挑戰。

一方面，由于鄰苯類增塑劑對人類的毒性還存在一定爭議：各鄰苯類增塑劑的代謝及毒性存在差異，同種增塑劑不同實驗方法得出相反結論，動物實驗結果在對人的實驗中結論不相同等。到目前為止，針對鄰苯類增塑劑的研究很多，但由于實驗方法的差異及實驗設計缺陷等原因，科研工作者在對鄰苯類增塑劑的毒性研究尚未得到統一的結論。我們需要在此方面進行更為全面嚴謹的研究，確定更準確可靠的實驗方法，尤其是針對各個鄰苯增塑劑的毒理學研究以及針對增塑劑工廠中生產工人等的流行病學研究，此類研究利于確定鄰苯類增塑劑對人類毒性的真實情況，并指導法規、標準的合理制定；

另一方面，在法規和標準的制修訂方面，我們需要學習借鑒國際上相關的法規和標準，合理制定限制鄰苯類增塑劑的標準。現有標準大多是檢測方法標準，限量標準很少，這不利于市場監管，相關限量標準也應盡快出臺。另外，雖然我國已有很多涉及鄰苯類增塑劑的標準，但在其主要應用領域，如電線電纜、地板、壁紙等領域的標準缺失，雖然這些產品不與人類直接接觸，但其大量存在于環境當中，對人類健康存在間接威脅，也應出臺相關標準規范其使用。鄰苯類增塑劑正在被應用到越來越多的新興領域，對于新興領域中添加有增塑劑的產品，相關增塑劑檢測和限定標準也要盡快制定出臺。

最后，國家越來越重視環保問題，環境安全事關我們每一個人，既要金山銀山也要綠水青山，需要我們從源頭上解決鄰苯類增塑劑的毒害污染問題。研發新型環保無毒增塑劑，尋找高效低廉的反應催化劑，降低新型增塑劑的生產成本，提高增塑性能，將現有的優秀研發成果產業化，也是我國科研工作者的一個努力方向。